tóm tắt luận án tiến sĩ Đánh giá hiện trạng và dự báo xâm nhập mặn tầng nước ngầm Pleistocen do khai thác nước ngầm vùng ven biển Đồng bằng sông Hồng

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



TRỊNH HOÀI THU



ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ DỰ BÁO XÂM NHẬP MẶN
TẦNG NƢỚC NGẦM PLEISTOCENE DO KHAI THÁC
NƢỚC NGẦM VÙNG VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG


Chuyên ngành: Môi trường Đất và nước
Mã số: 62 44 03 03


(DỰ THẢO)
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG




Hà Nội - 2014

2
MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của Luận án
Tại Việt Nam, các kết quả điều tra, quan trắc, nghiên cứu và đánh giá tài nguyên nước dưới đất từ
trước đến nay cho thấy nguồn tài nguyên nước dưới đất ở nhiều khu vực đã và đang bị ô nhiễm và nhiễm
mặn, hoặc có dấu hiệu bị ô nhiễm và nhiễm mặn. Sự có mặt của các diện tích nơi có tầng chứa nước bị mặn
và hiện tượng nhiễm mặn các tầng chứa nước đang diễn ra tại một số tỉnh ven biển khu vực Đồng bằng sông
Hồng. Hải Phòng và Nam Định là những vùng có đặc điểm thủy địa hóa phức tạp, tầng chứa nước Pleistocen
hầu hết đã bị mặn, nước nhạt chỉ tồn tại ở dạng thấu kính. Tại Thái Bình tầng chứa nước Pleistocen nhạt
phân bố tập trung ở phía Bắc của tỉnh, với trữ lượng tiềm năng khai thác công nghiệp, nhưng nếu không có
các biện pháp ngăn ngừa sẽ có nguy cơ nhanh chóng bị xâm nhập mặn. Theo Thông báo kết quả quan trắc tài
nguyên và môi trường nước dưới đất Đồng bằng Bắc Bộ của Trung tâm quan trắc và dự báo Tài nguyên
nước (2013) tốc độ hạ thấp mực nước do khai thác nước trung bình từ năm 1993 đến nay vào khoảng
0.6m/năm. Hơn thế nữa, việc tồn tại hàng loạt các giếng khoan UNICEF và các lỗ khoan khảo sát thăm dò
địa chất, địa chất thủy văn, … không sử dụng hoặc bị hỏng không được trám lấp đúng yêu cầu cũng là điều
kiện gây nhiễm bẩn và nhiễm mặn tầng chứa nước. Trước những thực trạng trên, cần phải có những phương
pháp nghiên cứu hiệu quả để xác định ranh giới nhiễm mặn và dự báo hiện tượng nhiễm mặn nhằm có các
biện pháp bảo vệ nguồn nước ngầm phục vụ các nhu cầu kinh tế xã hội khu vực, nơi có nguồn tài nguyên
nước nhạt hạn hẹp.
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn trên, tác giả đã lựa chọn đề tài: “Đánh giá hiện trạng và dự báo xâm
nhập mặn tầng nước ngầm Pleistocen do khai thác nước ngầm vùng ven biển Đồng bằng sông Hồng” cho
Luận án Tiến sỹ của mình.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ
Mục tiêu của Luận án:
- Xác định phân bố tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong tầng chứa nước Pleistocen khu vực ven biển
ĐBSH, trên cơ sở đó xác định thực trạng nhiễm mặn thông qua nghiên cứu ứng dụng tổ hợp phương pháp đo
sâu điện trở và phân tích thành phần hoá học mẫu nước ngầm.
- Dự báo xâm nhập mặn tầng chứa nước Pleistocen do khai thác nước ngầm bằng phương pháp mô
hình hoá địa chất thuỷ văn.
Nhiệm vụ của Luận án:
- Nghiên cứu cơ sở phương pháp đo sâu điện và mô hình địa chất thủy văn trong đánh giá thực trạng

nhiễm mặn và dự báo xâm nhập mặn do khai thác nước ngâm.
- Nghiên cứu tổng hợp các nguồn tài liệu, số liệu đã có và tiến hành đo đạc, phân tích số liệu mới
nhằm xác định được các thông số về địa chất, địa chất thủy văn, của vùng nghiên cứu.
- Xây dựng các phương trình thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ giữa địện trở suất tầng chứa nước
và điện trở suất nước tầng; giữa điện trở suất nước tầng và tổng chất rắn hòa tan; và giữa TDS và Clorua,
nhằm xác định được hàm lượng TDS từ các kết quả đo sâu điện trên mặt đất.
- Thành lập sơ đồ TDS của tầng chứa nước Pleistocen, xác định ranh giới mặn/nhạt.
- Thành lập mô hình địa chất thủy văn cho vùng nghiên cứu: cấu trúc các tầng chứa nước, tầng chắn
nước, các điều kiện biên cho mô hình tính toán lan truyền xâm nhập mặn.
- Xây dựng các kịch bản khai thác nước ngầm phục vụ cho công tác dự báo lan truyền xâm nhập
mặn tầng chứa nước Pleistocen trong vùng.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

3
Phạm vi nghiên cứu: tầng chứa nước Pleistocen vùng ven biển ĐBSH bao gồm: Hải Phòng, Thái
Bình, Nam Định.
Đối tượng nghiên cứu: hiện trạng phân bố TDS và quá trình xâm nhập mặn tầng chứa nước
Pleistocen.
4. Nội dung nghiên cứu
Hiện trạng phân bố TDS tầng chứa nước Pleistocen khu vực nghiên cứu:
- Khảo sát thực địa lấy mẫu nước tầng Pleistocen: phân tích thành phần hóa; khảo sát đo địa vật lý
điện (đo sâu điện VES): phân tích các đường cong đo sâu điện; các mặt cắt cấu trúc địa điện phản ánh chiều
sâu và chiều dày các tầng chứa nước;
- Xử lý, phân tích, tính toán số liệu đo sâu điện và phân tích hóa để có được kết quả TDS, Clorua.
- Xây dựng bản đồ hiện trạng phân bố TDS và hàm lượng Clorua tầng chứa nước Pleistocen: phân
tích kết quả từ các nội dung nghiên cứu trên; Áp dụng công nghệ GIS tích hợp thông tin để thành lập bản đồ.
Dự báo xâm nhập mặn do khai thác nước tầng chứa nước Pleistocen:
Xây dựng mô hình dự báo xâm nhập mặn tầng chứa nước Pleistocen do khai thác theo các kịch bản
bằng phân mềm mô hình địa chất thủy văn GMS. Đánh giá định lượng các tham số không gian và thời gian
của quá trình xâm nhập mặn.

Xác định những vấn đề về quản lý khai thác và giải pháp hạn chế XNM nước dưới đất khu vực
nghiên cứu:
Nghiên cứu đề xuất phương án quy hoạch khai thác hợp lý và một số giải pháp hạn chế xâm nhập
mặn nước dưới đất khu vực nghiên cứu.
5. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu
- Cách tiếp cận thực tế: khảo sát thực địa chi tiết để chính xác hơn đặc điểm địa hình, địa mạo, ĐC,
ĐCTV nhằm đánh giá và xác định đối tượng chính cho hướng nghiên cứu của đề tài phù hợp và giải quyết
mục tiêu nghiên cứu. Đây là cách tiếp cận kinh điển trong điều tra ĐCTV nói chung và nghiên cứu xâm nhập
mặn NDĐ nói riêng. Từ đó đưa ra các giải pháp, cũng như hướng nghiên cứu hợp lý và khả thi.
- Tiếp cận các kết quả nghiên cứu trước đó: trong hơn 30 năm qua, ở khu vực nghiên cứu đã có
hàng chục phương án tìm kiếm thăm dò, đánh giá trữ lượng và điều tra hiện trạng khai thác, xâm nhập
mặn… được thực hiện và đã có hơn 100 lỗ khoan tìm kiếm, thăm dò, quan trắc NDĐ trên toàn vùng và rất
nhiều lỗ khoan lớn nhỏ đang khai thác. Việc thu thập, khai thác, sử dụng và kế thừa tối đa các tài liệu, công
trình đã có giúp định hướng đánh giá, xác định nguồn phân bố, hiện trạng mặn-nhạt cũng như diễn biến xâm
nhập mặn.
- Tiếp cận các phương pháp điều tra đánh giá hiện đại, tiên tiến: việc nghiên cứu và đánh giá tài
nguyên NDĐ, quy luật biến đổi chất lượng, trữ lượng và đặc biệt là khả năng biến đổi và phân bố tổng hàm
lượng chất rắn hòa tan (TDS), độ dẫn điện, trong NDĐ theo diện và theo chiều sâu đã được các nhà khoa
học trên thế giới và trong nước nghiên cứu, áp dụng và đã đem lại hiệu quả cao. Do vậy, việc tiếp cận và áp
dụng các phương pháp nghiên cứu hợp lý sẽ có tính khả thi cao và đem lại hiệu quả tốt đối với vùng nghiên
cứu.
Phương pháp nghiên cứu: Ngoài các phương pháp nghiên cứu truyền thống như: tiếp thu, kế thừa,
điều tra, khảo sát…, tác giả luận án đã sử dụng kết hợp các phương pháp sau:
- Phương pháp ĐVL: với mục tiêu nghiên cứu, xác định hiện trạng phân bố mặn nhạt, phương pháp
áp dụng có thể thực hiện tốt mục tiêu này trong vùng nghiên cứu là phương pháp đo sâu VES, qua việc xác
định khả năng dẫn điện của đất đá.

4
- Phương pháp mô hình hóa: mô phỏng điều kiện, quá trình diễn biến và dự báo xâm nhập mặn, lan
truyền vật chất trong NDĐ như GMS, Modflows,

- Phương pháp chuyên gia: trao đổi, học tập từ các chuyên gia và các nhà khoa học thông qua việc tổ
chức hội thảo xin ý kiến góp ý, hướng dẫn, bổ sung kiến thức từ các nhà khoa học.
6. .Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học:
- Kết quả nghiên cứu của Luận án cung cấp cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu và luận giải cơ chế
xâm nhập mặn tầng Pleistocen vùng ven biển ĐBSH.
- Cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý và khai thác bền vững nước ngầm khu vực đồng
bằng ven biển.
- Cung cấp cơ sở khoa học và thực tế trong việc áp dụng phương pháp đo sâu điện để xác định tổng
chất rắn hòa tan trong nước ngầm, xác định ranh giới mặn-nhạt của các tầng chứa nước.
Ý nghĩa thực tiễn:
- Khẳng định được tính hiệu quả của tổ hợp phương pháp đo sâu điện và phân tích hóa trong nghiên
cứu nhiễm mặn nước ngầm làm cơ sở để áp dụng rộng rãi phương pháp trong các công tác nghiên cứu và
thực tiễn liên quan khác nhau.
-Xác định được hiện trạng phân bố tổng chất rắn hòa tan trong tầng chứa nước Pleistocen, đánh giá
và dự báo diễn biến xâm nhập mặn do khai thác nước ở vùng nghiên cứu.
- Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhà quản lý và các nhà khoa học trong
việc qui hoạch, khai thác bền vững nguồn tài nguyên nước dưới đất khu vực.
7. Luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Hiện trạng phân bố hàm lượng TDS của tầng chứa nước Pleistocen (qp) trên khu vực
nghiên cứu đã được xác định với độ tin cậy và chi tiết cao. Giá trị hàm lượng TDS thay đổi từ 0,2-21 g/l.
Diện tích vùng nước nhạt chiếm 42% diện tích vùng nghiên cứu.
Luận điểm 2: Việc khai thác nước ngầm tác động đến sự dịch chuyển vùng mặn/nhạt của nước dưới
đất trong tầng qp, mức độ dịch chuyển được tính toán trong các kịch bản khai thác. Diện tích đới nước nhạt
đến năm 2025 bị thu hẹp đến190 km
2
(chiếm gần 30% diện tích đới nhạt) nếu bố trí các cụm công trình khai
thác tập trung
8. Những điểm mới của Luận án
- Xây dựng được các phương trình thực nghiệm xác định tổng chất rắn hòa tan (TDS) của tầng chứa

nước Pleistocen theo kết quả phân tích số liệu đo sâu điện.
- Xây dựng được bản đồ phân bố TDS tầng chứa nước Pleistocen khu vực nghiên cứu theo kết quả
phân tích số liệu đo sâu điện và phân tích mẫu.
- Dự báo định lượng biến đổi ranh giới nhiễm mặn của tầng chứa nước Pleistocen theo mức độ khai
thác nước dưới đất.
9. Cấu trúc của Luận án gồm:
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu và đặc điểm điều kiện tự nhiên-kinh tế xã hội vùng ven
biển Đồng bằng Sông Hồng.
Chương 2. Các phương pháp nghiên cứu xâm nhập mặn tầng chứa nước Pleistocen.
Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận.
Kết luận.


5
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN
TỰ NHIÊN-KINH TẾ XÃ HỘI VÙNG VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

I.1. Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ trên Thế giới
Nguyên nhân gây XNM tầng chứa nước ở mỗi khu vực có thể khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện ĐC,
ĐCTV, hiện trạng khai thác NDĐ của từng khu vực. Các công trình nghiên cứu đều sử dụng nhiều phương
pháp khác nhau. Tổng hợp các công trình nghiên cứu có thể phân thành 3 nhóm phương pháp nghiên cứu
chính được các nhà khoa học sử dụng bao gồm:
 Nhóm phương pháp thủy địa hóa;
 Nhóm phương pháp đo sâu điện VES;
 Nhóm phương pháp mô hình số.
I.2. Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn NDĐ ở Việt Nam
Xâm nhập mặn NDĐ đã và đang được các nhà khoa học Việt Nam quan tâm, hiện tượng này xảy ra ở các
vùng đồng bằng ven biển và các hải đảo… do tác động của con người và các yếu tố biến đổi tự nhiên của
môi trường gây ra.

Nhận xét:
1. Việc nghiên cứu nhiễm mặn các tầng nước ngầm của các tác giả trước đây chủ yếu sử dụng phương pháp
lấy mẫu nước trong giếng khoan vể phân tích. Cách làm này có độ chính xác cao, nhưng đòi hỏi kinh phí lớn,
do đó kết quả nghiên cứu nhiễm mặn này thường ở tỷ lệ rất nhỏ.
2. Việc sử dụng đo sâu điện trong nghiên cứu nhiễm mặn nước ngầm chủ yếu mới ở mức định tính, mang
tính xu thế mà chưa tính ra được giá trị TDS từ kết quả phân tích số liệu đo sâu điện.
3. Các kết quả nghiên cứu trước đây đã cung cấp bức tranh khái quát về tình trạng nhiễm mặn trong khu vực
nghiên cứu, đây là cơ sở quan trọng cho NCS định hướng công tác nghiên cứu của mình.
4. Tổ hợp phương pháp địa đo sâu điện - thủy địa hóa nhằm xác định TDS được sử dụng khá phố biến trên
thế giới, tuy nhiên, qui trình này vẫn còn ít được sử dụng ở Việt Nam.
5. Phương pháp mô hình địa chất thủy văn (MODFLOW) được sử dụng khá phổ biến ở VN. Số liệu đầu vào
TDS cho phần mềm này vẫn chủ yếu sử dụng số liệu từ giếng khoan nên mạng lưới số liệu TDS rất thưa.
Xuất phát từ tình hình thực tế nêu trên, NCS đã định hướng nghiên cứu theo hướng phát triển tổ hợp phương
pháp địa vật lý - thủy địa hóa - mô hình hóa địa chất thủy văn trong nghiên cứu định lượng nhiễm mặn các
tầng chứa nước ngầm.
I.3. Đặc điểm điều kiện tự nhiên
Nghiên cứu đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu nhằm mục đích nghiên cứu điều kiện hình thành tầng
chứa nước và các nhân tố tự nhiên ảnh hưởng đến tài nguyên NDĐ trong các tầng chứa nước. Thành phần
vật chất và cấu trúc của hệ gọi là điều kiện hình thành, các tác động từ ngoài vào gọi là các nhân tố ảnh
hưởng.
Nguồn nước cấp cho các tầng chứa nước đa dạng gồm cấp từ trên mặt có nước mưa, nước mặt (sông, hồ và
nước biển), cấp bên dưới do NDĐ vận động từ miền núi thoát xuống và nước do quá trình trầm tích nén ép
thoát lên. Điều kiện hình thành đóng vai trò chủ đạo là cấu trúc địa chất và thành phần đất đá. Các nhân tố tự
nhiên ảnh hưởng đến tài nguyên nước dưới đất bao gồm các nhân tố như khí hậu, thủy văn, hải văn.
I.3.1. Đặc điểm địa chất
Tổng hợp các tài liệu địa chất, địa mạo, địa vật lý cho đến nay đều ghi nhận ở khu vực nghiên cứu tồn tại hai
hệ thống đứt gãy chính là hệ thống đứt gãy Tây bắc - Đông nam (TB-ĐN) và hệ thống đứt gãy Đông bắc -

6
Tây nam (ĐB-TN). Tuy nhiên, hệ thống đứt gãy TB-ĐN là hệ thống đứt gãychính, bao gồm chủ yếu là các

đứt gãy sâu mang tính chất khu vực, đóng vai trò chính trong phân chia các đới cấu trúc trong suốt quá trình
hình thành, phát triển địa chất và kiến tạo trong vùng. Ngoài ra, hoạt động của các đứt gãy còn tạo ra các đới
phá hủy và các hệ thống khe nứt trong các đá gốc, tạo điều kiện cho sự hình thành các tầng chứa nước. Các
hệ thống đứt gãy này ảnh hưởng đến cấu trúc, bề dày tầng chứa nước và một phần cũng ảnh hưởng đến đặc
điểm chứa nước.
I.3.2. Đặc điểm địa chất thủy văn
Dựa vào thành phần thạch học - tướng và các đặc điểm địa chất thủy văn như độ xốp, tính thấm, độ giàu
nước, đặc điểm thủy động lực… của các thành tạo có mặt trên đồng bằng, có thể phân chia mặt cắt địa chất
thủy văn ra làm các tầng chứa nước lỗ hổng và các thành tạo địa chất không chứa nước hoặc thấm nước yếu.
A. Các tầng chứa nƣớc lỗ hổng:
 Tầng chứa nước Holocen trên qh
2
: (gồm cát bột, sét), độ chứa nước từ nghèo đến TB; gồm nước
mặn và nhạt với chiều dày 2.5-28m. Chiều dày lớn nhất bắt gặp là 28m (LK38 phía nam Tiền Hải).
 Tầng chứa nước Holocen dưới qh
1
: (gồm cát, sạn), độ chứa nước từ TB đến giàu; gồm nước mặn,
chiều dày 15-25m.
 Tầng Pleistocen qp: (cát, sạn, sỏi, cuội), độ chứa nước nước từ giàu đến rất giàu; gồm nước mặn và
nhạt. Chiều dày đến 85m.
B. Các thành tạo địa chất không chứa nƣớc hoặc thấm nƣớc yếu:
 Trầm tích Holocen thống trên(Q
IV
3
tb): tầng sét xám xanh.
 Trầm tích Pleistocen trên(Q
III
2
vp): tầng sét loang lổ.

Hình 1.1: Bản đồ Địa chất thủy văn tầng Pleistocen khu vực nghiên cứu
(Thu nhỏ từ tỷ lệ 1:200.000)
I.4. Hiện trạng khai thác NDĐ và tính toán nhu cầu sử dụng NDĐ
I.4.1. Hiện trạng khai thác NDĐ
ĐBSH là nơi tập trung dân cư đông đúc, nhu cầu dùng nước lớn. Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của quá
trình đô thị hoá, nhu cầu sử dụng nước ngày một tăng. NDĐ đang được khai thác với khối lượng lớn để cung

7
cấp cho ăn uống-sinh hoạt, xây dựng và công nghiệp. Theo con số thống kê ở Hải Phòng, Nam Định rất hiếm
nước nhạt. Đối tượng khai thác chủ yếu là nước mặt. NDĐ chỉ được khai thác ở một vài nơi để cung cấp cho
các cơ quan xí nghiệp và các vùng nông thôn với lưu lượng khoảng 3000m
3
/ngày ở Hải Phòng; khu vực Hải
Hậu-Nghĩa Hưng (Nam Định) lưu lượng khai thác công nghiệp khoảng 16.000m
3
/ngày; khu vực Thái Bình
khoảng 35.000m
3
/ngày.
Bảng 1.1: Lưu lượng khai thác nước tại các địa phương tỉnh Thái Bình
STT
Tên địa phương
Lưu lượng khai thác tầng
qp (m
3
/ngày)
Lưu lượng khai thác tầng
qh (m
3
/ngày)

1
Quỳnh Phụ
10.093

2
Kiến Xương

8447
3
Vũ Thư

7564
4
TP. Thái Bình

5476
5
Đông Hưng
10.380

6
Hưng Hà
10.260

7
Tiền Hải

6926
8
Thái Thuỵ

4631
4631
9
Tổng
35.365
33.045
“Nguồn: Sở Tài nguyên và môi trường tỉnh Thái Bình” [Error! Reference source not found.].
Việc khai thác NDĐ với số lượng lớn tác động đến chất lượng nước ngầm. Theo kết quả nghiên cứu ở Hải
Phòng, sau 16 năm (1988-2004) ranh giới nhiễm mặn đã lan từ ĐB xuống TN và từ TB xuống ĐN, diện tích
nước ngọt của vùng đã thu hẹp lại chỉ còn lại khoảng 1/3 diện tích. Do vậy, cần nghiên cứu các phương án
hiệu quả nhằm giảm áp lực lên các tầng chứa nước. Việc bố trí các công trình khai thác NDĐ mới phải bảo
đảm không vượt quá trữ lượng có thể khai thác của tầng chứa nước trong vùng và gắn liền với quy hoạch
phát triển kinh tế, xã hội của toàn tỉnh.
I.4.2. Dự báo nhu cầu sử dụng nước dưới đất
Như đã giới thiệu ở phần mở đầu, nước nhạt tầng Pleistocen ở vùng nghiên cứu chỉ tồn tại dạng thấu kính ở
Hải Phòng, Nam Định. Ở Thái Bình (bao gồm các huyện Quỳnh Phụ, Hưng Hà, Đông Hưng và một phần
huyện Thái Thụy) nước nhạt tập trung thành dạng miền rộng lớn ở phía bắc, đang có nguy cơ bị xâm nhập
mặn do khai thác và cần phải có quy hoạch quản lý khai thác hợp lý. Việc dự báo nhu cầu sử dụng nước ở
khu vực các huyện nước nhạt thuộc tỉnh Thái Bình là dữ liệu đầu vào cho việc xây dựng mô hình dự báo xâm
nhập mặn do khai thác nước ở Chương 3.
Cơ sở dữ liệu, tài liệu phục vụ việc đánh giá nhu cầu dùng nước:
Các tài liệu sử dụng để tính toán nhu cầu dùng nước ở Thái Bình bao gồm:
- Niên giám thống kê tỉnh Thái Bình năm 2013 [Error! Reference source not found.] cung cấp các số liệu
về dân số.
- Hệ thống chỉ tiêu định mức dùng nước được Nhà nước Việt Nam ban hành; Quy chuẩn Việt Nam về chất
lượng nước sinh hoạt và ăn uống (QCVN-2009);
- Báo cáo Quy hoạch tổng thể KT-XH tỉnh Thái Bình đến năm 2020.
Xác định các hộ dùng nước:
Phân loại đối tượng dùng NDĐ: Các đối tượng sử dụng nước ở Thái Bình đa dạng về mục đích sử dụng cũng
như cách thức sử dụng nguồn tài nguyên nước. Do đó, cần thiết phải tiến hành phân chia thành các nhóm đối

tượng khai thác sử dụng NDĐ khác nhau. Phân lọai các đối tượng dùng NDĐ dựa trên mục đích sử dụng bao
gồm: ăn uống, sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ, thủy sản, chăn nuôi, …

8
Trong phạm vi nghiên cứu của Luận án, tác giả tập trung nghiên cứu xác định đối tượng dùng NDĐ là nước
ăn uống và sinh hoạt. Nước là nhu cầu không thể thiếu của con người do vậy nguồn nước cung cấp cho ăn
uống và sinh hoạt hàng ngày của con người là rất quan trọng. Nguồn nước cung cấp cho ăn uống và sinh hoạt
có thể từ nguồn nước mưa, NDĐ hay nước mặt đã được xử lý để đảm bảo an toàn sức khỏe. Do vậy, tuy nhu
cầu nước cho sinh hoạt không lớn nhưng các yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng nguồn nước là rất cao. Nước
sinh hoạt luôn được ưu tiên hàng đầu trong các trường hợp nguồn nước bị khan hiếm hay bị ô nhiễm.
Cơ sở dự báo nhu cầu dùng nước tỉnh Thái Bình:
- Dự báo dân số: Theo kết quả thống kê hiện trạng dân số tỉnh Thái Bình trong niên giám thống kê năm 2012.
Dự báo dân số theo tỷ lệ tăng dân số tự nhiên 2006-2010 là 0,86%/năm [Error! Reference source not
found.].
- Số liệu nhu cầu sử dụng nước ở Thái Bình được tính dựa trên số dân và nhu cầu dùng hàng ngày/người.
Nước dùng cho sinh hoạt gồm hai khu vực là đô thị và nông thôn. Lượng nước này được tính theo định mức
cho đầu người. Tuỳ theo từng vùng và từng thời kỳ mà định mức này có thay đổi đáng kể.
- Tiêu chuẩn dùng nước cho sinh hoạt: Trong xây dựng quy hoạch đô thị [Error! Reference source not
found.] thì Thái Bình được xếp vào vùng với nhu cầu nước cho sinh hoạt đô thị là 120 lít/người/ngày, nông
thôn có định mức là 80 lít/người/ngày.
Bảng 1.2: Nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt đến 2025 với 4 huyện nước nhạt tỉnh Thái Bình (m
3
/ngày)
Đơn vị hành chính
2015
2020
2025
QUỲNH PHỤ
19297
20141

21942
HƯNG HÀ
20478
21374
23285
ĐÔNG HƯNG
19377
20225
22033
THÁI THỤY
20504
21401
23314
TỔNG
69404
72441
78917

CHƢƠNG 2. CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN
TẦNG CHỨA NƢỚC PLEISTOCEN

2.1. Cơ sở khoa học áp dụng phƣơng pháp xác định nhiễm mặn
-Tính chất mặn-nhạt của nước phụ thuộc vào tổng hàm lượng các muối hòa tan trong nước. Điều này thể
hiện qua khả năng dẫn điện hay ĐTS của nước. Do vậy, xác định độ dẫn điện (hay ĐTS) của nước có thể
đánh giá được tính chất, mức độ mặn-nhạt của nước.
-Theo QCVN02: 2009/BYT về việc ban hành Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống của Bộ Y Tế thì TDS phải
nhỏ hơn hoặc bằng 1000mg/l; và Cl
-
nhỏ hơn hoặc bằng 250 mg/l (vùng ven biển:300mg/l).
2.2. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng tổng chất rắn hòa tan

Xác định tổng chất khoáng hòa tan (TDS) bằng việc sử dụng phương pháp trực tiếp (phương pháp phân tích
thành phần hóa học) và phương pháp gián tiếp thông qua đo điện trở suất (phương pháp đo sâu VES) và
phương pháp đo độ dẫn của mẫu nước.
Các bước tiến hành để xác định được TDS:
 Lựa chọn một số vị trí giếng khoan thích hợp trên thực địa. Tại đây tiến hành lấy mẫu nước, phân
tích TDS theo phương pháp sấy khô, đo độ dẫn điện của nước (hay 
w
), đo sâu điện VES để xác định
(h
1

1
, h
2

2
, h
3

3
…)
 Xây dựng các phương trình thực nghiệm từ các số liệu đo được tại các GK:
o C
m
= A
w
(2.2)

9
o 

b
= F
w
(2.3)
 Tiến hành đo VES trên khu vực nghiên cứu để xác định 
b
của tầng chứa nước. Từ (2.2) và (2.3) ta
tính ra được TDS của tầng chứa nước theo 
b
:
 C
m
= A*F/ 
b (2.4)

2.3. Công tác khảo sát xác định nhiễm mặn tầng chứa nƣớc
Để xác định được sự phân bố hàm lượng tổng chất khoáng hòa tan trong tầng chứa nước Pleistocen, ngoài
các số liệu thu thập từ các công trình trước đây, các số liệu từ việc tiến hành thực địa bao gồm: (Hình 2.)
- 155 điểm đo sâu VES (Hải Phòng; Thái Bình 2007; Nam Định, 2014).
- 188 kết quả phân tích mẫu nước từ các giếng khoan khai thác nước sinh hoạt UNICEF có độ sâu >50m (Hải
Phòng; Thái Bình 2007; Nam Định, 2014).

Hình 2.1: Tổng hợp số liệu khu vực nghiên cứu
2.4. Cơ sở khoa học áp dụng phƣơng pháp mô hình địa chất thủy văn
Trên cơ sở tham khảo các nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn trên thế giới và ở Việt Nam; các kết quả nghiên
cứu đặc điểm địa chất, ĐCTV, hiện trạng khai thác NDĐ và nghiên cứu hiện trạng phân bố mặn/nhạt cho
thấy khu vực nghiên cứu tồn tại các nguồn mặn chính là:
 Nước mặn phân bố trên bề mặt (biển và cửa sông): tầng qh;
 Nước mặn nằm trong cùng TCN Pleistocen;
 Nước mặn trong lớp thấm nước yếu nguồn gốc biển nằm bên trên TCN

Pleistocen: tầng thấm nước yếu Vĩnh phúc;
Do vậy, tác giả sẽ tiến hành đánh giá ảnh hưởng của nước mặn đến nước nhạt bằng mô hình chuyển động
NDĐ vùng nghiên cứu và xây dựng các kịch bản dự báo lan truyền xâm nhập mặn do khai thác NDĐ bằng
phần mềm GMS.
2.5. Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp mô hình địa chất thủy văn

10
2.5.1. Mô hình chuyển động nước dưới đất
Toàn bộ sự biến thiên độ cao mực nước ngầm được mô tả bằng một phương trình đạo hàm riêng duy nhất
sau:
(2.10)
ở đây:
- K
xx
, K
yy
, K
zz
là các hệ số thấm theo các hướng x,y và z (K
xx
= K
xx
(x,y,z), K
yy
= K
yy
(x,y,z), K
zz
=
K

zz
(x,y,z)). Chiều z là chiều thẳng đứng.
- h là cốt cao mực nước tại vị trí (x,y,z) ở thời điểm t.
- W là các giá trị bổ cập (giá trị +) hoặc giá trị thoát đi (giá trị -) của nước ngầm trên một đơn vị diện tích tại
vị trí (x,y,z) ở thời điểm t (W = W(x,y,z,t)).
- S
s
là hệ số nhả nước đàn hồi của tầng chứa nước có áp, phụ thuộc vào vị trí không gian x,y,z.
-S
s
được thay bằng S
y
nếu là tầng chứa nước không áp.
Phương trình (2.10) mô tả động thái mực nước trong điều kiện môi trường không đồng nhất và dị hướng.
Phương trình (2.10) cùng với các điều kiện biên, điều kiện ban đầu của tầng chứa nước cho một lời giải duy
nhất về dòng chảy nước dưới đất.
2.5.2. Mô hình lan truyền vật chất
Phương trình vi phân mô phỏng quá trình dịch chuyển vật chất trong môi trường nước dưới đất:

(2.14)
Trong đó: D
xx
, D
yy
, D
zz
: Hệ số phân tán thuỷ động lực theo phương x, y, z;
V
x
, V

y
, V
z
: Vận tốc của dòng chảy NDĐ theo phương x, y, z;
C: Nồng độ chất dịch chuyển;

s
s
C
q
: Nguồn bổ sung chất dịch chuyển;
θ: Độ lỗ hổng hữu hiệu của môi trường lỗ hổng; λ: phản ứng hấp phụ-giải phóng chất dịch chuyển;
ρ
b
: mật độ môi trường đất đá; R: Hệ số trễ.
Phương trình (2.14) mô tả quá trình dịch chuyển vật chất trong môi trường NDĐ là quá trình cuốn theo
(advection), phân tán (dispersion) và quá trình khuếch tán (diffusion). Đối với những chất hoà tan có khả
năng bị hấp thụ trong môi trường lỗ hổng được thể hiện qua sự chậm trễ quá trình dịch chuyển (Retardation).
Ngoài ra đối với các chất hòa tan có sự biến đổi về nồng độ trong quá trình dịch chuyển trong môi trường do
phản ứng hóa học, quá trình sinh hóa hoặc phân rã phóng xạ (Reactions).

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả nghiên cứu hiện trạng nhiễm mặn tầng chứa nƣớc Pleistocen
3.1.1. Kết quả phân tích số liệu đo sâu điện
Thành lập Bản đồ Cấu trúc các tầng cách nước và chứa nước:

11
Các kết quả phân tích đường cong đo sâu VES và số liệu giếng khoan đã xây dựng được bản đồ đẳng sâu và
chiều dày các tầng cách nước và chứa nước:

Hình 3.1: Bản đồ đẳng sâu đáy các tầng chứa và chắn nước Đệ Tứ



Hình 3.2: Bản đồ chiều dày tầng cách nước
Vĩnh phúc
Hình 3.3: Bản đồ chiều dày tầng
chứa nước Pleistocen
Các kết quả nghiên cứu nước dưới đất ở vùng ven biển ĐBSH đã khẳng định tầng chứa nước Pleistocen (qp)
là tầng chứa nước công nghiệp có khả năng cung cấp nước cho các hoạt động dân sinh và công nghiệp trên
khu vực này. Thành phần của đất đá chứa nước của tầng này là cát hạt mịn, trung, thô, cuội sỏi, cuội lẫn sét
phân bố theo thứ tự từ trên xuống dưới. Các trầm tích của tầng chứa nước qp nằm trực tiếp phía trên các trầm
tích Neogen và bị các trầm tích hạt mịn cách nước thuộc phần trên của hệ tầng Vĩnh Phúc (Q
1
3
vp), phủ lên
trên.

12
- Chiều sâu từ 45 m (Kiến Thụy, Tiên Lãng, An Lão - Hải Phòng; Hưng Hà - Thái Bình) đến 150 m (Thái
Thụy, Tiền Hải - Thái Bình, Trực Ninh - Nam Định).
- Chiều dày tầng tăng dần từ tây bắc xuống đông nam với chiều dày thay đổi từ 7-127m; mỏng nhất tập trung
ở Kiến Thụy, Tiên Lãng, An Lão - Hải Phòng; Hải Hậu - Nam Định; dày nhất ở các huyện ven biển Thái
Bình.
3.1.2. Kết quả phân tích mẫu nước tầng qp
3.1.2.1. Phương trình quan hệ giữa TDS và độ dẫn điện của nước tầng qp
Mối quan hệ giữa TDS và độ dẫn của nước ngầm tại các giếng khoan này được thể hiện như Hình 3 Trên
hình này cho thấy TDS và độ dẫn điện của nước tầng có mối tương quan tuyến tính rất cao (R=0.97).
Phương trình tương quan hồi qui giữa TDS và độ dẫn điện của nước tầng qp được xác định là:

Y = 4099.52*X (3.1)
trong đó: Y là tổng độ khoáng hoá (mg/l); X là độ dẫn điện của nước tầng qp (S/m).
3.1.2.2. Phương trình quan hệ giữa Cl- và độ dẫn điện của nước tầng qp
Kết quả phân tích hàm lượng Cl
-
và đo độ dẫn điện của các mẫu nước trong vùng cho phép ta xây dựng được
đồ thị biểu diễn quan hệ của chúng như trên Hình 3 Mối tương quan giữ Cl
-
và độ dẫn điện xác định được là
0.96. Phương trình xác định hàm lượng Cl
-
được xây dựng trên cơ sở các mối tương quan này như sau:
Y

= 2317.30 *X -64.67 (3.2)
trong đó: Y là hàm lượng Cl
-
(mg/l); X là độ dẫn điện của nước tầng.




Hình 3.3: Đồ thị quan hệ giữa TDS và độ dẫn điện
của nước tầng qp
Hình 3.4: Đồ thị quan hệ giữa hàm lượng Cl
-
và độ
dẫn điện nước tầng qp
3.1.2.3. Phương trình quan hệ giữa TDS và Cl
-

tầng qp
Thiết lập mối tương quan giữa TDS và hàm lượng Cl
-
các mẫu nước ngầm cho phép ta xây dựng được đồ thị
biểu diễn mối quan hệ này như Hình 3 Trên hình vẽ cho thấy TDS và hàm lượng Cl
-
có quan hệ chặt chẽ
với nhau. Mối tương quan này rất cao (0.98). Từ mối tương quan trên thiết lập phương trình hồi qui xác định
TDS qua hàm lượng Cl
-
là: Y= 1.79*X + 124.85 (3.3)
Trong đó, Y là tổng độ khoáng hóa (mg/l); X là hàm lượng Cl
-
(mg/l)
3.1.3. Xây dựng phương trình Archie cho tầng chứa nước qp

13
Theo định luật Archie (Archie, 1944) về mối quan hệ giữa điện trở suất của tầng chứa nước (xác định bằng
đo sâu VES) và điện trở suất của nước tầng (nước tầng: nước lấp đầy trong các lỗ hổng và được xác định
bằng đo trực tiếp mẫu nước trong tầng): 
buk
= F 
W

trong đó: 
buk
là điện trở suất tầng chứa nước; 
W
điện trở suất nước tầng; F là hệ số cấu thành tầng chứa
nước.

Kết quả xác định phương trình hồi qui:
buk
= 2.20 
W
(3.4)


Hình 3.5: Đồ thị quan hệ giữa TDS và hàm lượng Cl
-

Hình 3.6: Đồ thị quan hệ giữa ĐTS tầng chứa nước
và ĐTS nước tầng qp
3.1.4. Xác định giá trị TDS và Cl- từ điện trở suất tầng chứa nước
Theo kết quả phân tích số liệu đo sâu VES chúng ta có được giá trị điện trở suất của tầng chứa nước(
buk)
. Từ
giá trị này cho phép chúng ta xác định được điện trở suất của nước tầng theo mối quan hệ (3.4) như sau:

w
= 
buk
/2.2
trong đó: 
buk
là điện trở suất tầng chứa nước; 
W
điện trở suất nước tầng.
Khi đó, giá trị TDS và Cl
-
được xác định theo các công thức (3.2) và (3.3). Như vậy, theo cách tính nêu trên,

từ số liệu đo độ dẫn điện của nước tầng và điện trở suất của tầng chứa nước theo phương pháp đo VES cho
phép ta xác định được giá trị TDS và Cl
-
trong vùng.
3.1.5. Tổng hợp kết quả xác định hiện trạng phân bố mặn nhạt tầng chứa nước Pleistocen
Trên cơ sở các kết quả phân tích mẫu nước từ các giếng khoan và kết quả phân tích và tính toán được từ các
đường cong đo sâu VES; bản đồ phân bố hàm lượng TDS và Cl
-
của tầng chứa nước Pleistocen khu vực
nghiên cứu đã được thành lập như trên Hình 3.2, Hình 3.3.
3.1.5.1. Bản đồ phân bố Tổng chất khoáng hòa tan
Hình 3.2 là bản đồ phân bố TDS tầng chứa nước Pleistocen được xây dựng trên cơ sở các số liệu đo sâu điện
và phân tích mẫu nước. Giá trị hàm lượng TDS vùng nghiên cứu thay đổi khá lớn từ 0.2-21g/l. Hàm lượng
TDS tăng dần từ đông nam Thái Bình (Kiến Xương, Tiền Hải) xuống bắc Nam Định (Giao Thủy, Xuân
Trường, TP.Nam Định ). Nếu lấy ranh giới TDS là 1000 mg/l thì diện tích nước nhạt là 1272,1 km
2
(chiếm
gần 42% diện tích vùng nghiên cứu). Trong đó, ở Tiên Lãng, Vĩnh Bảo và Kiến Thụy (Hải Phòng) là 160,3
km
2
, dọc theo hướng tây bắc Thái Bình (gồm huyện Quỳnh Phụ, Đông Hưng, Hưng Hà và một phần Thái
Thụy) là 651,5 km
2
và phía nam Nam Định (Trực Ninh, Hải Hậu và Nghĩa Hưng) là 460,3 km
2
.

14

Hình 3.2: Bản đồ phân bố hàm lượng TDS tầng qp
Hình 3.3: Bản đồ phân bố hàm lương Clorua tầng qp
3.1.5.2. Bản đồ phân bố hàm lượng Clorua
Bản đồ hàm lượng Cl
-
của tầng chứa nước Pleistocen được xây dựng như Hình 3.3 cho thấy: hàm lượng Cl
-

biến đổi trong khoảng rộng từ 0.2-11.7g/l. Toàn bộ diện tích phía bắc Thái Bình và phía nam Nam Định và
Hải Phòng có hàm lượng Cl-<0.5g/l. Phần phía nam Thái Bình và phía bắc Nam Định là nơi có hàm lượng
Cl- lớn nhất thay đổi trong khoảng từ 5-11,7g/l.
Theo QCVN02: 2009/BYT về việc ban hành tiêu chuẩn vệ sinh nước sinh hoạt của Bộ Y Tế, vùng nước
ngầm nhạt được qui định bởi hàm lượng tổng chất khoáng hòa tan là 1000 mg/l ta được ranh giới phân chia
vùng nước nhạt và nước mặn như trên Hình 3.3 (đường màu đỏ). Nếu căn cứ theo hàm lượng Clorua 300
mg/l chúng ta được ranh giới vùng nước mặn/nhạt như trên Hình 3.3. Như vậy, ranh giới mặn/nhạt phân chia
theo tiêu chí TDS và hàm lượng Cl
-
là không trùng nhau: diện tích phân bố theo Clorua (1317,78 km
2
) có xu
hướng mở rộng vùng nhạt hơn ở vùng Hải Phòng và sẽ lớn hơn theo tiêu chí TDS (1272,1 km
2
).
Nhận xét:
- NCS đã nghiên cứu, lựa chọn và áp dụng thành công tổ hợp phương pháp địa vật lý - thủy địa hóa trong xác
định tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong tầng nước ngầm. Tổ hợp phương pháp nghiên cứu cho kết quả có độ
tin cậy cao và hạn chế đáng kể công tác khoan địa chất thủy văn.
- Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được các phương trình thực nghiệm để xác định tổng chất rắn hòa tan
trong tầng nước ngầm Pleistocen từ số liệu đo sâu điện trở VES ở trên mặt:
+ Phương trình xác định hệ số cấu thành tầng chứa nước;

+ Phương trình biểu diễn quan hệ giữa điện trở suất của nước tầng và TDS trong nước ngầm.
- Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được bản đồ phân bố hàm lượng TDS tầng qp; Xây dựng được bản đồ cấu
trúc các tầng chứa nước và cách nước ở tỷ lệ 1:50.000 cho khu vực nghiên cứu từ số liệu đo sâu VES và
giếng khoan. Đây là hai dữ liệu đầu vào quan trọng cho việc xây dựng mô hình dự báo xâm nhập mặn tầng
chứa nước Pleistocen khu vực nghiên cứu.
3.2. Mô hình dự báo xâm nhập mặn tầng Pleistocen và quy hoạch khai thác hợp lý
3.2.1. Xây dựng các tham số mô hình ban đầu
 Lưới sai phân hữu hạn của mô hình

15
Tổng hợp hệ thống các ô lưới mô phỏng môi trường khu vực lập mô hình tạo thành lưới sai phân hữu hạn.
Các ô lưới nằm ngoài biên mô hình được gán không hoạt động (Inactive) và sẽ không tham gia vào các tính
toán của mô hình.
Bước lưới sai phân được xác lập để tính toán trên mô hình số gồm 130 hàng và 111 cột, được phân chia đều
với khoảng cách x=y = 400m, tổng số ô lưới là 11430 ô.
 Phân lớp mô hình và các thông số ĐCTV:
Để mô phỏng các lớp tính toán là đầu vào cho bài toán mô hình và phân vùng các thông số trường thấm, dựa
vào kết quả nghiên cứu thông số địa chất thủy văn của báo cáo tìm kiếm thăm dò, đo vẽ lập bản đồ Địa chất
thủy văn Thái Bình với 32 Lỗ khoan bơm hút thí nghiệm và các bản đồ đã xây dựng được là bản đồ đẳng
chiều sâu bề mặt và đáy các tầng; bản đồ chiều dày các tầng ở phần 3.1.1.3. Vùng nghiên cứu gồm 4 lớp
tương ứng với các tầng chứa nước và thấm nước yếu:
Lớp 1: Mô phỏng lớp chứa nước thấm nước yếu trong trầm tích Holocen có chiều dày 0 - 25m, trung bình
khoảng 11m.
Lớp 2: Mô phỏng tầng chứa nước trong trầm tích Holocen hệ tầng Hải Hưng, chiều dày biến đổi từ 6,5 - 56
m. Tầng chứa nước qh là tầng chứa nước áp lực yếu.
Lớp 3: Mô phỏng lớp thấm nước yếu trong hệ tầng trong trầm tích Pleistocen hệ tầng Vĩnh Phúc. Chiều dày
tầng cách nước biến đổi từ 0 - 52m.
Lớp 4: Mô phỏng lớp chứa nước trong trầm tích Pleistocen hệ tầng Hà Nội. Chiều dày từ 23 - 100m.
Mặt cắt theo hướng Đông - Tây, Bắc - Nam thể hiện ở Error! Reference source not found., Error!
Reference source not found

 Biên và điều kiện biên


Biên sông:
Hình 3.4: Điều kiện biên
mô phỏng trên mô hình (lớp 1, lớp 2)
Biên bổ cập tầng qp:
Hình 3.5: Bản đồ đẳng áp tầng qp (1/2006) điều
kiện biên Q = const lớp 4
Biên không dò ng chả y (No Flow boundary): biên này thườ ng đượ c dù ng để mô phỏ ng biên giớ i không
thấ m nướ c.
- Bài toán dịch chuyển: do trong giới hạn phân bố của tầng chứa nước tồn tại biên nồng độ const là độ tổng
khoáng hoá của biển Đông (biên H = const đối với bài toán thuỷ động lực) nên được mô phỏng trên mô hình
với nồng độ trên biên là C = 28.5 g/l.
 Dữ liệu về lượng bổ cập và bốc hơi
Dữ liệu lƣợng bổ cập (Recharge):
Lượng bổ cập từ nước mưa: Dữ liệu này được nhập theo bản đồ phân vùng được tính toán theo tài liệu quan
trắc mực nước và ranh giới phân bố của các tầng chứa nước. Các tài liệu nghiên cứu tại mạng quan trắc động
thái nước dưới đất ĐBBB tính lượng bổ cập nước mưa cho NDĐ khu vực ĐBBB chiếm khoảng 5 - 15 %
tổng lượng mưa hàng năm (Báo cáo tổng kết mạng quan trắc động thái NDĐ ĐBBB, Liên đoàn ĐCTV -

16
ĐCCT miền Bắc). Trên mô hình lượng ngấm của mưa lấy khoảng 8% lượng mưa tháng trung bình nhiều năm
thời kỳ 2006-2012 để đánh giá khả năng khai thác của hệ thống khai thác ở các điều kiện cung cấp ngấm
khác nhau có thể và được chính xác hoá bằng bài toán ngược chỉnh lý mô hình.
Dữ liệu lƣợng bốc hơi:
Trong mô hình, lượng bốc hơi chỉ tính với tầng chứa nước Holocen trên (qh
2
) hoặc Holocen không phân chia
(qh) ở những khu vực tầng chứa nước Holocen lộ trên mặt đất.

Sơ đồ hiện trạng khai thác NDĐ
Theo số liệu về hiện trạng khai thác NĐD hiện nay, tổng lưu lượng khai thác NDĐ trên toàn tỉnh khoảng
68.410 m
3
/ngày đêm trong cả 2 tầng: qh (33.045 m
3
/ngày đêm) và qp (35.365 m
3
/ngày đêm). Hình thức khai
thác chủ yếu là từ các giếng khoan đơn lẻ phục vụ cấp nước sinh hoạt và sản xuất. Trên mô hình mô phỏng
tương ứng mỗi xã là 1 giếng khai thác nước tập trung tại trung tâm xã, tổng lưu lượng bằng tổng lưu lượng
các giếng khoan đơn lẻ của từng xã.
Điều kiện ban đầu
Điều kiện ban đầu đối với bài toán thuỷ động lực là bản đồ cao độ mực nước tầng chứa nước qh, qp thời
điểm 1/2006 (Hình 3.6) và được thành lập dựa trên các số liệu quan trắc mạng QTQG đồng bằng Bắc Bộ.
Điều kiện ban đầu của bài toán dịch chuyển là bản đồ phân bố TDS của tầng chứa nước qp (Hình 3.2) và bản
đồ đẳng TDS tầng qh theo số liệu quan trắc TDS tại các lỗ khoan trong mạng QTQG đồng bằng Bắc Bộ
(Hình 3.8).


Hình 3.6: (a) Bản đồ đẳng cao độ
mực nước TCN qh tháng1/2006
Hình 3.7: (b) Bản đồ đẳng cao độ
mực nước TCN qp tháng1/2006
Hình 3.8: Bản đồ đẳng TDS các
TCN qh thời điểm 2006
3.2.2. Chỉnh lý mô hình
Mô hình được chỉnh lý bằng việc giải bài toán ngược ổn định và không ổn định. Bài toán ngược ổn định vớ i
mục đích kiểm tra sơ bộ lại các thông số ĐCTV và c ác điều kiện biên củ a mô hì nh (chủ yếu là các dữ liệu
thuộc tính). Bài toán ngược không ổn định là m chí nh xá c hó a cá c thông số ĐCTV , các điều kiện biên biến

đổ i theo thờ i gian và trị số hệ số nhả nướ c củ a từ ng lớ p . Bài toán chỉ nh lý kế t thú c khi đã xá c lậ p đượ c độ ng
thái mực nước theo thời gian với sai số so với thực tế tại từng bước tính toán đạt giá trị cho phép.
Bảng 3.3: Bảng tổng hợp kết quả thông số sau khi chỉnh lý
Các lớp
Đới
Kx (m/ng)
Ky (m/ng)
Kz
(m/ng)
µ*
µ
n
0

Lớp 1
1
3.6
3.6
0.36
0.00008
0.06
0.06
2
8.0
8.0
0.8
0.00011
0.08
0.08
3

12
12
1.2
0.00015
0.11
0.11
4
0.05
0.05
0.005
0.00001
0.02
0.02
Lớp 2
5
6.0
6.0
0.6
0.00008
0.06
0.06
6
8.0
8.0
0.8
0.00011
0.08
0.08
7
12

12
1.2
0.00015
0.11
0.11

17
8
18
18
1.8
0.0002
0.14
0.14
Lớp 3
9
0.0012
0.0012
0.00012
0.00001
0.02
0.02
Lớp 4
10
25
25
2.5
0.00018
0.2
0.2

11
20
20
2.0
0.00014
0.14
0.14
12
15
15
1.5
0.0001
0.12
0.12
13
10
10
1.0
1.2e-0.06
0.02
0.1
14
15
15
1.5
0.000014
0.08
0.12
15
20

20
2.0
0.00002
0.1
0.14
16
25
25
2.5
0.00008
0.12
0.2
Các thông số trong bài toán dịch chuyển ngoài thông số độ lỗ hổng hữu hiệu đã được chỉnh lý bằng bài toán
ngược như đã nêu. Các thông số độ phân tán động lực (a
L
) và hệ số khuyếch tán hiệu quả (D*) đều được tra
trong bảng cơ sở dữ liệu các hệ số kinh nghiệm đi kèm phần mềm Visual Modflows là EnviroBase Lite.
Sau khi kết thúc công việc chỉnh lý mô hình, tiến hành chạy mô hình dự báo để đánh giá trữ lượng và xâm
nhập mặn tầng qp cho các phương án khai thác nước.
3.2.3. Dự báo hạ thấp mực nước, xâm nhập mặn tầng Pleistocen và quy hoạch khai thác hợp lý
Bài toán đánh giá, dự báo được thực hiện theo 3 phương án khai thác NDĐ như sau:
Phương án 1
Dự báo hạ thấp mực nước và XNM cho TCN qp với sơ đồ các LKKT như hiện trạng khai thác NDĐ
Dự báo hạ thấp mực nước và xâm nhập mặn cho TCN qp với sơ đồ các LKKT nước dưới đất như hiện tại
(sơ đồ các LKKT như Hình 3.9). Trên địa bàn tỉnh Thái Bình gồm có 284 đơn vị hành chính cấp xã. Căn cứ
vào hiện trạng khai thác như đã nêu, tiến hành bố trí các giếng lớn khai thác tập trung đặt tại trung tâm mỗi
xã, lưu lượng của giếng biến đổi từ 100 - 300 m
3
/ng tuỳ theo số lượng giếng UNICEF có trong xã và hiện
trạng khai thác nước. Thời điểm tính toán là đến năm 2015, 2020, 2025.

Kết quả dự báo hạ thấp mực nƣớc và xâm nhập mặn theo phƣơng án 1
(Dự báo theo sơ đồ khai thác hiện tại: 68.410 m
3
/ngày).
Phương án 1 có thể cho ta thấy bức tranh về tình trạng hạ thấp mực nước và xâm nhập mặn trong điều kiện
thực tế khai thác nước trong tương lai.


Hình 3.9: Bản đồ đẳng cao độ mực nước dự báo tầng qp
theo PA1 thời điểm 1/2015
Hình 3.10: Bản đồ dự báo xâm nhập mặn tầng qp
theo PA1 thời điểm 1/2015

18


Hình 3.11: Bản đồ đẳng cao độ mực nước dự báo tầng qp
theo PA1 thời điểm 1/2020
Hình 3.12: Bản đồ dự báo xâm nhập mặn tầng qp
theo PA1 thời điểm 1/2020


Hình 3.13: Bản đồ đẳng cao độ mực nước dự báo tầng qp
theo PA1 thời điểm 1/2025
Hình 3.14: Bản đồ dự báo xâm nhập mặn tầng qp
theo PA1thời điểm 1/2025
Phương án 2
Dự báo hạ thấp mực nước và XNM TCN qp với lưu lượng các lỗ khoan khai thác tăng dần theo thời gian
Dự báo hạ thấp mực nước và xâm nhập mặn cho TCN qp với sơ đồ các LKKT phân bố ở đới nước nhạt
nhưng lưu lượng các lỗ khoan khai thác tăng dần theo thời gian để đáp ứng nhu cầu cấp nước theo tốc độ

tăng dân số. Thời điểm tính toán là đến năm 2015, 2020, 2025.
Bảng 3.4: Dự báo nhu cầu sử dụng nước trên các huyện đới nhạt đến 2025
Huyện
Dự báo dân số (ngƣời)
Nhu cầu sử dụng nƣớc (m
3
/ng)
Năm
2015
Năm 2020
Năm 2025
Năm
2015
Năm
2020
Năm 2025
Đông Hưng
241212
251764
274274
19297
20141
21942
Hưng Hà
255980
267178
291065
20478
21374
23285

Quỳnh Phụ
242216
252812
275415
19377
20225
22033
Thái Thụy
256300
267512
291430
20504
21401
23314
Tổng
995708
1039266
1132184
69404
72441
78917
Kết quả dự báo hạ thấp mực nƣớc và xâm nhập mặn theo phƣơng án 2

19
Theo phương án này, tổng lưu lượng khai thác tăng dần theo thời gian với mức khai thác đến thời
điểm năm 2015, 2020, 2025 lần lượt là 69.404 m
3
/ngày đêm, 72.441 m
3
/ngày đêm và 78.917 m

3
/ngày đêm.
Kết quả dự báo cho thấy cơ chế xâm nhập mặn vào tầng chứa nước cũng xảy ra tương tự như phương án 1
nhưng với tốc độ lớn hơn (Hình 3.16, Hình 3.18, Hình 3.20). Đến năm 2025 hầu hết huyện Thái Thụy thì
tầng chứa nước qp bị nhiễm mặn.


Hình 3.15: Bản đồ cao độ mực nước dự báo tầng qp theo
PA2 thời điểm 1/2015
Hình 3.16: Bản đồ dự báo xâm nhập mặn tầng qp
theo PA2 thời điểm 1/2015


Hình 3.17: Bản đồ cao độ mực nước dự báo tầng qp theo
PA2 thời điểm 1/2020
Hình 3.18: Bản đồ dự báo xâm nhập mặn tầng qp
theo PA2 thời điểm 1/2020

20


Hình 3.19: Bản đồ cao độ mực nước dự báo tầng qp theo
PA2 thời điểm 1/2025
Hình 3.20: Bản đồ dự báo xâm nhập mặn tầng qp
theo PA2 thời điểm 1/2025
Phương án 3
Bố trí 3 bãi giếng khai thác NDĐ tập trung
Bố trí 3 bãi giếng khai thác NDĐ tập trung phân bố ở Hưng Hà, Quỳnh Phụ, Đông Hưng (gồm 28 LKKT) bố
trí theo tuyến đường thẳng song song với ranh giới mặn - nhạt của tầng qp để khai thác, cấp nước theo nhu
cầu nước như trong Bảng 3.4.

Kết quả dự báo hạ thấp mực nƣớc và xâm nhập mặn theo phƣơng án 3
Phương án này có tổng lưu lượng khai thác giống như phương án 2 nhưng sơ đồ khai thác là các nhà
máy nước khai thác tập trung. Để đảm bảo nhu cầu về nước như trên, dự kiến bố trí các lỗ khoan khai thác
thành 3 nhà máy nước gồm 28 giếng khoan được bố trí như Hình 3.21 dưới đây. Lưu lượng các lỗ khoan là
như nhau và tăng dần theo thời gian tại các thời điểm như trong Error! Reference source not found


Hình 3.21: Sơ đồ vị trí các giếng khai thác theo phương án 3
Xâm nhập mặn theo phương án này có tốc độ nhanh hơn hẳn so với 2 phương án trên. Lưỡi mặn tại huyện
Thái Thụy và Đông Hưng xâm nhập sâu vào tầng chứa nước. Đến thời điểm năm 2025 thì phần lớn diện tích
huyện Thái Thụy, Đông Hưng đã bị nhiễm mặn và đặc biệt hơn nữa là quá trình xâm nhập mặn theo phương
thẳng đứng tại huyện Hưng Hà xảy ra rất mạnh và đã tạo thành đới nước mặn cục bộ có diện tích khá lớn.

21


Hình 3.22: Bản đồ cao độ mực nước dự báo tầng qp theo
PA3 thời điểm 1/2015
Hình 3.23: Bản đồ dự báo xâm nhập mặn tầng qp
theo PA3 thời điểm 1/2015


Hình 3.24: Bản đồ cao độ mực nước dự báo tầng qp theo
PA3 thời điểm 1/2020
Hình 3.25: Bản đồ dự báo xâm nhập mặn tầng qp
theo PA3 thời điểm 1/2020


Hình 3.26: Bản đồ cao độ mực nước dự báo tầng qp theo
PA3 thời điểm 1/2025

Hình 3.27: Bản đồ dự báo xâm nhập mặn tầng qp
theo PA3 thời điểm 1/2025
Tính toán XNM và quy hoạch khai thác hợp lý nước ngầm

22
Với diện tích đới nước nhạt ở thời điểm ban đầu là 651.5 km
2
, kết quả tính toán dự báo xâm nhập mặn của 3
phương án khai thác nước cho thấy: Đến năm 2025, diện tích đới nước nhạt bị xâm nhập mặn theo phương
án 2 là nhỏ nhất 87.23 km
2
(chiếm 13.39% diện tích đới nhạt) và theo phương án 3 là lớn nhất với 190 km
2

(chiếm gần 30% diện tích đới nhạt).
Bảng 3.5: Tính toán tốc độ xâm nhập mặn do khai thác nước

Phƣơng án 1
Phƣơng án 2
Phƣơng án 3
Năm
Năm
Năm
2015
2020
2025
2015
2020
2025
2015

2020
2025
Đới nhạt
bị XNM
(km
2
)
17.85
78.07
123.5
77.62
84.71
87.23
31
122.9
190
%
2.74
11.98
18.96
11.91
13.00
13.39
4.76
18.86
29.16
- PA1: Với lưu lượng khai thác hiện tại 68.410 m
3
/ngày với hệ thống LK đều trên diện tích tỉnh, đến năm
2025 ranh giới mặn có xu hướng xâm nhập nhanh nhất vào đới nhạt tại Thái Thụy, Đông Hưng. Đồng thời,

tại Hưng Hà có một vài vị trí có hiện tượng XNM theo phương thẳng đứng ở một số điểm cục bộ. Diện tích
đới nước nhạt bị xâm nhập mặn theo phương án 1 vào năm 2015 là 17.85 km
2
(chiếm 2.74% diện tích đới
nhạt) và đến năm 2025 tăng lên là 123.5 km
2
(chiếm 18.96% diện tích đới nhạt).
- PA2: Với lưu lượng LK khai thác tăng dần theo thời gian để đáp ứng nhu cầu cấp nước theo tốc độ tăng
dân số đến năm 2015 là 69.404 m
3
, 2020 là 72.441 m
3
, 2025 là 78.917 m
3
/ngày đêm và sơ đồ các LKKT
phân bố đều ở đới nhạt thì đến năm 2025 hầu hết huyện Thái Thụy tầng qp bị nhiễm mặn. Tuy nhiên, diện
tích đới nước nhạt bị xâm nhập mặn vào năm 2015 là 77.62 km
2
(chiếm 11.91% diện tích đới nhạt) và đến
năm 2025 tốc độ XNM theo phương án 2 so với phương án 1 và 3 tăng lên không đáng kể với 87.23km
2

(chiếm 13.39% diện tích đới nhạt).
- PA3: Với lưu lượng các LK khai thác như phương án 2 nhưng bố trí 3 bãi giếng khai thác ở Hưng Hà,
Quỳnh Phụ, Đông Hưng (gồm 28 LKKT) theo tuyến thẳng song song với ranh giới mặn - nhạt tầng qp để
khai thác thì các lưỡi mặn tại Thái Thụy và Đông Hưng xâm nhập sâu vào tầng chứa nước và quá trình XNM
theo phương thẳng đứng tại Hưng Hà và tạo thành đới mặn cục bộ. Phương án này tuy có lợi về KT nhưng
không đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Diện tích đới nước nhạt bị xâm nhập mặn theo phương án 3 vào năm
2015 là 31 km
2

(chiếm 4.76% diện tích đới nhạt) và đến năm 2025 tăng lên là 190 km
2
(chiếm 29.16% diện
tích đới nhạt).

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận
1-Trên cơ sở các phương trình thực nghiệm xây dựng được biểu diễn mối quan hệ giữa điện trở suất tầng
chứa nước và điện trở suất của nước tầng, giữa điện trở suất nước tầng và TDS, hàm lượng TDS xác định
được từ các kết quả đo sâu điện trên mặt đất có độ tin cậy và hiệu quả kinh tế cao.
2- Kết quả của Luận án đã xây dựng được bản đồ cấu trúc các tầng chứa nước Pleistocen ở tỷ lệ 1:50.000 từ
số liệu đo sâu VES và giếng khoan. Tầng Pleistocen phân bố trên toàn bộ diện tích vùng nghiên cứu, chỗ
nông nhất đến tầng chứa nước là 17,5m và chỗ sâu nhất 108 m.
3- Hiện trạng phân bố hàm lượng TDS của tầng chứa nước Pleistocen (qp) trên khu vực nghiên cứu đã được
xác định với độ tin cậy và chi tiết cao bằng tổ hợp phương pháp đo sâu điện và phân tích mẫu nước. Đới nhạt
đã khá trùng hợp với những nghiên cứu trước đây. Khu vực nghiên cứu giá trị hàm lượng TDS thay đổi từ

23
0,2-21 g/l. Diện tích vùng nước nhạt chiếm 42% diện tích vùng nghiên cứu, tương đương khoảng 1272,1
km
2
, trong đó: phần tây bắc Thái Bình chiếm 651,5 km
2
, gồm Quỳnh Phụ, Đông Hưng, Hưng Hà, và một
phần của huyện Thái Thụy; phần Tiên Lãng và Vĩnh Bảo chiếm 160,3km
2
; phía nam Nam Định gồm các
huyện phía nam Giao Thủy, Xuân Trường, Hải Hậu, Nghĩa Hưng và Trực Ninh chiếm 460,3 km
2

.
4- Bằng phương pháp mô hình hóa, với các kịch bản khai thác khác nhau và lưu lượng các LK khai thác tăng
dần theo thời gian để đáp ứng nhu cầu cấp nước theo tốc độ tăng dân số đến năm 2025 đã cho các kết quả dự
báo mức độ xâm nhập mặn do khai thác khác nhau.
-Nếu bố trí sơ đồ các LKKT phân bố đều ở đới nhạt thì phương án này mực nước hạ thấp không quá tập
trung, dòng chảy tương đối ổn định. Diện tích đới nước nhạt bị xâm nhập mặn vào năm 2015 là 77,62 km
2
và
đến năm 2025 tốc độ tăng lên không đáng kể với 87,23km
2
(chiếm 13,39% diện tích đới nhạt). Để khai thác
nước đảm bảo tính bền vững, nên chọn phương án khai thác ở vùng nước nhạt này và bố trí LKKT cung cấp
nước tập trung theo quy mô làng xã. Vì như vậy, mực nước giảm đồng đều, không dẫn đến nhiễm mặn, dễ
quản lý, có thể xử lý đảm bảo vệ sinh; giảm ô nhiễm do khai thác riêng lẻ từng hộ; hiệu quả kinh tế và quản
lý được tài nguyên và môi trường.
-Nếu bố trí 3 bãi giếng khai thác ở Hưng Hà, Quỳnh Phụ, Đông Hưng theo tuyến thẳng song song với ranh
giới mặn - nhạt tầng qp để khai thác thì các lưỡi mặn tại Thái Thụy và Đông Hưng xâm nhập sâu vào tầng
chứa nước và quá trình XNM theo phương thẳng đứng tại Hưng Hà và tạo thành đới mặn cục bộ. Diện tích
đới nước nhạt bị xâm nhập mặn năm 2015 là 31 km
2
và đến năm 2025 tăng lên rất nhanh là 190 km
2
(chiếm
29,16% diện tích đới nhạt). Phương án này tuy dễ thiết kế, có lợi về kinh tế nhưng không đảm bảo các yêu
cầu kỹ thuật.
Kiến nghị
1- Mật độ các LK quan trắc trong tầng chứa nước Pleistocen trong vùng nghiên cứu còn quá ít, nên việc
nghiên cứu điều kiện cung cấp của đới nước nhạt, sự dịch chuyển ranh giới mặn nhạt và dự báo trữ lượng có
thể khai thác của đới nước nhạt này bị hạn chế. Do vậy, cần kiến nghị việc bổ sung hoàn thiện mạng quan
trắc, đặc biệt trong các vùng khai thác mạnh, các vùng gần biên mặn. Đồng thời, tiến hành định kỳ kiểm kê

hiện trạng khai thác nước dưới đất phục vụ cho công tác quy hoạch, quản lý khai thác và sử dụng NDĐ.
2- Tầng chứa nước Pleistocen là một tầng cấp nước lớn, hiện tại đáp ứng được khoảng 1/2 nhu cầu sử dụng
nước của nhân dân các huyện Hưng Hà, Đông Hưng, Thái Thụy và Quỳnh Phụ. Ranh giới nhiễm mặn hiện
chưa biến động nhiều nên chính quyền địa phương cần sớm có quy hoạch khai thác để bảo vệ tầng chứa
nước này.
3- Cần có những nghiên cứu chi tiết và làm sáng tỏ hơn mối liên hệ giữa cấu trúc địa chất, ĐCTV giữa vùng
đồng bằng và những nguồn bổ cập nước nhạt cho khu vực trên cơ sở quan trắc hóa học, lấy mẫu, phân tích
trong thời gian dài để xem biến động theo chu kỳ ngày, tháng…
Vì nhiều lý do khác nhau, Luận án không thể trá nh đượ c nhữ ng sa i só t. NCS rấ t mong sự gó p ý củ a cá c nhà
chuyên môn, các nhà khoa học để Luận án đượ c hoà n thiệ n hơn.



24

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN
LUẬN ÁN CỦA TÁC GIẢ


1. Nguyen Nhu Trung, Trinh Hoai Thu, Nguyen Van Nghia (2008), “Application of the electrical
resistivity and hydrogeology modeling methods to map and forecast the saltwater intrusion in
Thaibinh province”, Institute of Marine Geology and Geophysics, Tạp chí Địa chất, số 31-
32/2008.241-248.
2. Trịnh Hoài Thu, Nguyễn Như Trung (2012), “Xác định ranh giới xâm nhập mặn tầng chứa nước
Pleistocen khu vực ven biển Đồng bằng sông Hồng theo kết quả phân tích hóa và đo sâu điện”, Viện
Địa chất và Địa vật lý Biển-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Tạp chí Khoa học và
Công nghệ Biển; Tập 12, Số 4A; 2012: ISSN: 1859-3097.
3. Trịnh Hoài Thu (2012), “Sử dụng phương pháp mô hình hóa địa chất thủy văn dự báo ảnh hưởng
xâm nhập mặn tầng nước dưới đất ở hai huyện Đông Hưng, Hưng Hà, thuộc tỉnh Thái Bình”, Viện
Địa chất và Địa vật lý biển-Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Tạp chí Khoa học và Công nghệ

Biển; Tập 12, Số 4A; ISSN: 1859-3097.
4. Nguyen Nhu Trung and Trinh Hoai Thu (2013), “Investigation of the saltwater intrusion in the
Pleistocene aquifer in the coastal zone of Red River Delta”, Institute of Marine Geology and
Geophysics, Proceedings of the 11th SEGJ International Symposium, Japan. ISSN: 2159-6832.
5. Trinh Hoai Thu, Nguyen Nhu Trung, Le Hong Minh, Vu Van Manh (2014), “Application of
hydrogeological modelling methods in forecasting seawater intrusion of Pleistocene aquifer in Thai
Binh area”, Proceedings of the 28th EnviroInfo 2014 Conference, Oldenburg, Germany. ISBN 978-
3-8142-2317-9.